Development of Mechano-Responsive Molecular Crystals Showing a Reformation

机械响应分子晶体的发展显示出变革

• 批准号: 22K19058
• 负责人: 関 朋宏
• 金额: $ 4.16万
• 依托单位: Shizuoka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K19058/
• 关键词: 結晶; 発光; 相転移; クロミズム; 錯体; 塑性・弾性

本研究では、メカノ応答性を示す分子結晶に関し、その応答性のメカニズム解明、微弱な応力に対する応答性の評価、メカノおよび光による段階的応答性の評価、を実現する。最近、一部の分子結晶は温度変化や光照射、機械的応力に対して変形することが報告され、材料の最も普遍的な物性でありながら、その新しい側面が研究されるようになってきた。ごく近年、我々もある金属錯体群が、多様な外部刺激に対して変形を示す分子結晶であることを明らかにしている。本研究では、更に多様な金属錯体や有機分子からなる結晶からも、同様の応答性を導くことを目指し、関連する新機能の開発を目指す。機械的応力によって、こわれず変形する結晶の開発に成功した。金錯体分子を結晶化し、ピンセットで力を加えることで変形した。このとき屈曲角度がほぼ一定であることから、広く知られている塑性変形では無く、屈曲ドメインにおける結晶相転移が鍵となる結晶であることが示唆された。そこで、屈曲結晶の単結晶XRD線構造解析を行い、変形部位における分子配列変化と、それに伴う双晶化が屈曲の起源であることが明らかとなった。応力変形と同様に、温度変化に対する結晶変形や屈曲角度の起源も、X線構造解析によって分子レベルの構造変化によって説明できることも明らかにした。

在本研究中，对于表现出机械响应性的分子晶体，我们将阐明其响应机制，评估对弱应力的响应性，并评估机械和光的逐步响应性。最近，据报道，一些分子晶体会因温度变化、光照射和机械应力而变形，尽管这是材料最普遍的物理特性，但目前正在研究其新方面。近年来，我们发现一组金属配合物是响应各种外部刺激而变形的分子晶体。在这项研究中，我们的目标是从由更多样化的金属配合物和有机分子制成的晶体中获得类似的响应性，并致力于开发相关的新功能。我们已成功开发出一种在机械应力下变形而不破裂的晶体。用镊子施力使金络合物分子结晶并变形。由于此时弯曲角度几乎恒定，因此表明晶体的关键是弯曲域中的晶体相变，而不是众所周知的塑性变形。因此，对弯曲晶体进行了单晶XRD线结构分析，结果表明弯曲的根源是变形部位分子排列的变化以及伴随的孪晶。与应力变形类似，X射线结构分析表明，由于温度变化引起的晶体变形和弯曲角度的起源可以通过分子水平的结构变化来解释。

项目成果

研究室HP

实验室HP

Mechanical deformation and multiple thermal restoration of organic crystals: reversible multi-stage shape-changing effect with luminescence-color changes

有机晶体的机械变形和多次热恢复：可逆的多阶段形状变化效应和发光颜色变化

• DOI: 10.1039/d2sc03414j
• 发表时间: 2022-08-24
• 影响因子: 8.4
• 作者: Feng Chi;Seki Tomohiro;Sakamoto Shunichi;Sasaki Toshiyuki;Takamizawa Satoshi;Ito Hajime
• 通讯作者: Ito Hajime